Códigos de línea

Requisitos para un código de líneaCódigos de línea

Los códigos de líneas usados para transmitir señales digitales deben tener las siguientescaracterísticas:

•la menor cantidad de secuencias de un mismo valor digital (los sistemas receptores derivan su reloj principal de la señal entrante y su calidad depende de las transiciones de la misma)

•ausencia de nivel de D.C. ( esto permite aislaciones galvánicas entre equipos) (las señales así pueden pasar transformadores y con ello se bloquean perturbaciones de las líneas de transmisión)

•ancho de banda minimizado (el Crosstalk y la suceptibilidad a interferencias son reducidosy la ecualización de la señal es simplificada)

•reglas de codificación de manera de poder monitorear los errores de transmisión en base a observar los códigos.

Modelo de bloques de un medio digital regenerativoCódigos de línea

Códigos de línea

Tck

Tck/2

Reloj

NRZ

RZ

AMI

Tck/21/Tck

Señales y su espectro:NRZ (banda base digital)RZAMI (Alternate Mark Inversion) (Señal binaria multi-nivel)

Códigos de línea

La señal binaria multi-nivel, no es tan eficiente como una NRZ

•Cada elemento de señal sólo representa un bit

•Un sistema de 3 niveles podría representar log23 = 1.58 bits

•El receptor debe distinguir entre 3 niveles (+A, -A, 0)

•Requiere aprox. 3dB mas de potencia de señal para la misma

probabilidad de error de bit.

Compromiso para una señal binaria multi-nivel

Códigos de línea Evolución hacia el HDB-3

Fenómenos alrededor de la propagación de señales en la línea

Códigos de línea

•Interferencia Inter Simbólica (ISI)

•El Ruido

•El Jitter (Bailoteo)

ISI (1) El problema

Códigos de línea

ISI (2) La ecualización del canal

Códigos de línea

Jitter (1) Amplitud y Frecuencia Definición

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Tj 1 UI max.

1 UI

RELOJ

SEÑAL

To (tiempo del bitio)

% de Jitter=(Tj/To)x100

1 UI = 100% de JitterFrecuencia de jitter

Amplitud de _Jitter

t

t

Jitter (2) Generación 1ºcaso- Regenerador

Códigos de línea

Ruido (blanco y gausiano)-BERCódigos de línea

Diagrama del OJO(para señal de 3 estados)Códigos de línea

Código 4B3T (1)(uso en cable coaxial de larga

distancia y en accesos por pares)

Códigos de línea

+3+2+1-1-2-3

-3 -2 -1 -3 -2 -1 -3 -2 -1

+3 +2 +1 +3 +2 +1 +3 +2 +1

+1 +2

-3

-2 -1

+3

0

0

0

00

0

+1

+1

+1+2

+2

+2+3

+3

+3

-1

-1

-1

-2

-3

-2

-3-2

-3

Diagrama de transición de estados del código 4B3T

Diagrama de operatoria de transiciones del código 4B3T

Palabra

Binaria

Palabra Ternaria Diparidad

Modo positivo

Modo Negativo

0000 0 – + 0 – + 0

0001 – + 0 – + 0 0

0010 – 0 + – 0 + 0

1000 0 + – 0 + – 0

1001 + – 0 + – 0 0

1010 + 0 – + 0 – 0

0011 + – + – + – 1

1011 + 0 0 – 0 0 1

0101 0 + 0 0 – 0 1

0110 0 0 + 0 0 – 1

0111 – + + + – – 1

1110 + + – – – + 1

1100 + 0 + – 0 – 2

1101 + + 0 – – 0 2

0100 0 + + 0 – – 2

1111 + + + – – – 3

Códigos de línea Código 4B3T (2)

Codigo B8ZS(uso en acceso)Códigos de línea

•Es bipolar con sustitución de 8 Ceros basado en el AMI bipolar

•Si viene un octeto de todos ceros y el último pulso fue positivo se codifica 000+-0-+, si fue negativo se codifica 000-+0+-

•Esto causa 2 violaciones al código AMI que es improbable que ocurra como resultado del ruido

Código Manchester(uso Ethernet 10base T)

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Código CMI(uso en 140Mb/ y 155Mb/s)Códigos de línea

Tck

Reloj

NRZ

CMI

•CMI (Code Mark Inversion) es de 2 niveles con alta densidad de reloj.

•Las marcas (“1”) son alternas, y los espacio (“0”) son transiciones de bajo a alto.

•De otra forma: las marcas son la pareja binaria 00 o 11 y los espacios son la pareja 01 •El código ensancha el espectro pero tiene alto grado de redundancia.

Códigos de línea Código 2B1Q(Uso en acceso “U” ISDN)

Un total de 64Kb/s +64Kb/s+16Kb/s*16Kb/s=160Kb/sen cada dirección simultáneamente.

Códigos de línea

+

-

+

+-

-•Da redundancia de código•Supervisión de código•Mantiene Cte nivel de DClo que permite mantener la polarización del láser.

Código 5B6B(uso para dar redundancia en

fibra óptica)

Códigos de línea Formato de los distintos códigos

Densidad de potencia de los distintos códigos

Códigos de línea

Codificación cuando los medios no son linealesEjemplo : la grabación magnética

Códigos de línea

FM

MFM

M2FM

GCR

RLL

200 ns

C C C C C

C C C

C C

C C C

Esquema de datos Codificación Cambio de flujo al grabar C Pulso usado sólo para mantener Clock

Obs: el tiempo entre cambios de flujo mínimo es el mismo en todos los esquemas de codificación

Cabezal reproductor

El futuro: Codificación con la teoría de CaosCódigos de línea• Muchos fenómenos físicos experimentan una evolución específica con el tiempo conocida

como Caos.• Caos muestra un ambiente en el dominio del tiempo impredictible, que por ello es

generalmente no bien venido.• Sin embargo es un fenómeno altamente estructurado y determinista que se confunde y es

olvidado entre el ruido en muchas aplicaciones.• La presencia de Caos posee gran valor para la codificación debido a la variedad de los

movimientos periódicos que pueden estabilizarse cerca de los ”atractores caóticos” (Ott, Grebogi, Yorke)(Ogy).

• Muchos estados dinámicos son creados con Caos por aplicación de pequeña perturbaciones periódicas a un sistema específico, y si estos estados se clasifican por su forma de onda característica (tal como la entropía según Shannon), y si se programan cambios temporales de pequeño parámetros entre estados dinámicos pueden obtenerse un método de codificar mensajes sin modificar el sistema.

• Métodos:a) Pecora-Carroll: usa la idea de sincronizar Caos; una vez sincronizado se transmite el mensaje por

suma de la señal con la generación caótica.b) Hayes et al.: utiliza el esquema de controlar caos, codificando el mensaje por secuencias de órbita

periódicas inestables involucradas con un atractor caótico.c) Abarbanel-Linsay: adopta las órbitas inestables periódicas involucradas con un atractor caótico

para facilitar la comunicación , provocando una modulación basada en el conocimiento aproximado del período de tiempo de la órbita.

d) Kao-Chern: incrementa la capacidad de transmisión codificando Caos donde una órbita representa un alfabeto, una palabra, un carácter.